Afbeelding tegoed: NASA / JPL
Tijdens de NASA-missiebriefing van dinsdag over de voortgang met de rover in Meridiani Planum, introduceerde hoofdonderzoeker Mars Exploration Rover (MER) Steve Squyres niet alleen verrassend nieuw waterbewijs, maar ook een nieuw stuk in de grotere astrobiologische puzzel: water en zwavel. "Met deze hoeveelheid sulfaat [tot veertig procent zwavelzouten op sommige plaatsen in de buurt van de landingsplaats van Opportunity], moet je een beetje water hebben."
Maar volgens missiewetenschappers is water slechts het eerste puzzelstukje in een toekomstig biologisch plaatje voor de rode planeet. Dit sentiment werd onderstreept door slechts enkele van de puzzelstukken te overwegen die nog ontbreken. Tijd is bijvoorbeeld een element dat nog moet worden overwogen. "We weten dat de essentiële grote en kleine biogene elementen op Mars bestaan", schreef Rocco Mancinelli, een wetenschapper van het SETI-instituut. tijd. De geschiedenis van water ligt in de mineralogie van de rotsen. '
Bewoonbaarheid en energie
Maar nu sommige lokale delen van Mars mineralogische belofte vertonen van precies dat water dat althans tijdelijk in hun geologische record is 'geweekt', welke andere belangrijke ingrediënten zouden vervolgens nodig kunnen zijn, met name om een overtuigend argument voor oude bewoonbaarheid te hebben gesteund? De lastige vraag vraagt om een vergelijking met wat microbiologen weten over het leven op aarde, dus men moet beginnen met een eenvoudiger experiment: hoe zou een winterharde aardemicrobe vandaag op Mars overleven?
Volgens de meeste microbiologen niet zo best. De samengestelde problemen van lage temperaturen, lage drukken en schaarse energie zijn veelvoudig op de huidige Mars, zelfs wanneer wordt aangenomen dat 'vandaag' de laatste tientallen miljoenen jaren in de meteorologische geschiedenis van Mars omvat.
In vergelijking met de gemiddelde temperatuur op aarde van 15 C (59 F), heeft Mars wereldwijd een gemiddelde temperatuur van -53 C (-63,4 F). Terwijl voorbijgaande temperaturen af en toe boven het vriespunt van water in de equatoriale gebieden rond beide landingsplaatsen stijgen, hebben de meeste biologische scenario's een boostshot van basiswarmte nodig. Een bewoonbaar geval voor de rode planeet vormt meestal een lang verloren gewaande Mars - een die zowel natter als warmer was dan wat zelfs de hardste levensvormen die tegenwoordig bekend zijn, vijandig lijken.
De volgende generatie van betere microben, desulfotomaculum
Maar als er eenmaal een waterbron is geïdentificeerd, is het grootste onmiddellijke probleem op Mars misschien wel de zeer dunne en onadembare atmosfeer, een atmosfeer die slechts één procent van de druk op zeeniveau van de aarde is. Indien blootgesteld aan het oppervlak, zou een microbe op Mars tegenwoordig snel uitdrogen en bevriezen. Dat wil zeggen, tenzij het een soort winterslaap zou kunnen uitvoeren zodra de omgeving extreem werd tot zijn favoriete biologie. Een veelbelovende microbiële kandidaat moet een of ander middel ontwikkelen om te sporuleren, omdat het een groot pluspunt zou zijn voor overwintering tijdens lange periodes wanneer het weer op Mars onherbergzaam werd.
Wetenschappers die geïntrigeerd zijn door oud - en tot nu toe lokaal - waterbewijs dat in de buurt van de Opportunity-locatie is ontdekt, hebben de speculatieve vraag gesteld: zouden sporenvormende, sulfaatreducerende bacteriën een nieuw modelorganisme bieden voor de volgende generatie microbenjagers van Mars?
Volgens een veteraan van het Viking- en MER-wetenschapsteamlid, Benton Clark, is zo'n kandidaat een van de belangrijkste kanshebbers geweest voor het doorstaan van de barre omstandigheden op Mars die anders een microbe dodelijk zouden kunnen belasten. Clark, van Lockheed Martin in Denver, zei: "Ik heb altijd een favoriet organisme gehad, Desulfotomaculum, een organisme dat van sulfaat kan leven, zoals we in deze rotsen aantreffen."
Sinds 1965, toen de sporenvormer voor het eerst werd ontdekt en geclassificeerd, heeft zijn biologie enkele van de beste extremen voor microbiële overlevingskansen geboden. Leven zonder zonlicht terwijl sporen worden gevormd wanneer het weer koud of droog wordt, zou dit winterharde organisme een model kunnen maken om te overwegen onder toekomstige planetaire wetenschappers.
Primitieve onafhankelijkheid van zonne-energie
Losjes betekent de naam Desulfotomaculum een ‘worst’ die zwavelverbindingen vermindert. Het is een staafvormig organisme; het Latijn, -tomaculum, betekent ‘worst’. Desulfotomaculum is een anaëroob, wat betekent dat het geen zuurstof nodig heeft. Terrestrisch wordt het aangetroffen in de bodem, het water en de geothermische gebieden, en in de darmen van insecten en dierenmeloenen. De levenscyclus hangt af van het verminderen van zwavelverbindingen zoals magnesiumsulfaat (of epsomzouten) tot waterstofsulfide.
De zwavelmetaboliserende microben gebruiken een zeer primitieve vorm van energieopwekking: hun chemische werking is net zo belangrijk als hun directe leefomgeving. Van wat we weten over de omstandigheden op de vroege aarde, was het waarschijnlijk heet en er was veel ultraviolet (UV). Het was een reducerende atmosfeer, dus zaken als waterstofsulfide als anorganische energiebron waren waarschijnlijk wat er beschikbaar was om te gebruiken. Op aarde groeien sommige Desulfotomaculum-soorten optimaal bij 30-37 ° C, maar kunnen groeien bij andere temperaturen, afhankelijk van welke van de bijna 20 soorten Desulfotomaculum wordt gekweekt.
Op de ijskoude, droge planeet zo ver van de zon, zou alles dat met succes metaboliseert, ook baat hebben bij een aantal nieuwe routes behalve fotosynthese om energie te produceren. Verrassend genoeg kunnen bepaalde soorten stralingsgevaren op Mars verraderlijk zijn, maar het gebrek aan UV-zonlicht zelf is een direct probleem. Welk soort en intensiteit van zonlicht kan het meest nuttig zijn voor het gewone groene of chlorofylrijke leven op aarde? Of wanneer een microbe alleen gedijt met nuttige schaduw van bodembedekking of een donkere rotsachtige overhang. Doen zonder direct zonlicht kan een Martiaanse norm zijn.
“[Desulfotomaculum] heeft daarbij wat waterstof nodig, maar [zwavel] is de energiebron. Het kan onafhankelijk van de zon werken ', aldus Clark. "De reden waarom ik van dat laatste organisme hou, is omdat het ook sporen kan vormen, zodat het tijdens deze tussentijd op Mars kan overwinteren tussen de warmere spreuken en de verschillen in [zonne] helling die we kennen."
'Dus naast fysiek bewijs van fossielen,' zei Clark, 'kun je ook chemisch bewijs hebben. Het blijkt dat zwavel een van die tracers is die redelijk goed werkt in isotopische fractionering. Wanneer levende organismen zwavel verwerken, neigen ze ertoe isotopen anders te fractioneren dan geologische of mineralogische manieren ... Er zijn dus organismen en isotopische manieren om ernaar te zoeken. Om de isotopenanalyse uit te voeren, heb je de monsters waarschijnlijk weer op aarde. "
Het leven behouden
MIT-geoloog John Grotzinger ging in op de uitdagende vraag hoe een toekomstige missieplanner zou kunnen beginnen met het formuleren van een algemene biologische strategie. Kan een toekomstige missie van Mars, nadat hij met succes in de buurt van dit soort ontsluiting op de Opportunity-site is geland, zoeken naar bewijzen van fossiel leven? 'Het antwoord op deze vraag is heel eenvoudig. Op aarde, wat de enige ervaring is die we hebben, is het zeldzaam om fossielen te vinden die bewaard zijn gebleven in oude rotsen. Je moet er alles aan doen om de situatie te optimaliseren voor het behoud ervan. ”
Vanaf het begin van de Opportunity-missie vertelde Andrew Knoll, een Harvard-paleontoloog en lid van het MER-wetenschapsteam aan Astrobiology Magazine dat: "De echte vraag die men in gedachten wil houden wanneer hij aan Meridiani denkt, is: wat, indien van toepassing, handtekeningen van dat biologie eigenlijk bewaard blijft in diagenetisch stabiele gesteenten? ... Als er elke 10 miljoen jaar 100 jaar water op het oppervlak van Mars aanwezig is, is dat niet erg interessant voor de biologie. Als het 10 miljoen jaar aanwezig is, is dat erg interessant. "
'Je maakt je eerst zorgen over conservering', benadrukt Grotzinger. “Je richt je strategie om het behoud te optimaliseren. Als er iets was, zijn deze [voorwaarden kunnen] ideaal zijn voor tijdcapsules ... maar het is een uitdaging. ... We willen op dit punt voorzichtig zijn bij het interpreteren van deze resultaten. ”
'Blijf op de hoogte,' concludeerde Squyres.
Oorspronkelijke bron: NASA / Astrobiology Magazine
